Qu'est-ce qu'un algorithme quantique?

Un algorithme quantique est un ensemble d'instructions informatiques pour analyser des problèmes qui ne sont pas basés sur des calculs mathématiques ou probabilistes classiques, mais utilisent plutôt la nature unique de la réalité quantique où un seul morceau de données peut représenter deux valeurs opposées, comme à la fois un et un zéro dans la logique binaire. Dans le sens le plus strict, un algorithme quantique nécessite un ordinateur quantique pour fonctionner, qui n'existe sous aucune forme fabriquée en 2011. L'informatique théorique, cependant, a au moins créé des analogues pour un véritable calcul d'algorithme quantique en 2011, avec des exemples tels que les algorithmes deutsch, shor et grover.

L'algorithme quantique Deutsch a été inventé en 1985 et nommé d'après le physicien israélo-britannique David Deutsch qui travaille à l'Université d'Oxford au Royaume-Uni. L'algorithme de Deutsch, comme la plupart des ensembles d'instructions informatiques dans l'informatique quantique, est évalué pour leur ABILuty pour agir comme une sorte de raccourci vers les problèmes de traitement et, par conséquent, la résolution de problèmes au niveau de la micropuce. Dans l'informatique probabiliste standard, tous les états possibles pour des solutions aux problèmes doivent être donnés d'une valeur de distribution et des calculs sont effectués sur tous pour déterminer quelle réponse ou valeur a la probabilité la plus élevée d'être correcte. Dans l'informatique quantique à l'aide de l'algorithme Deutsch, chaque état de solution possible est combiné dans ce que l'on appelle un vecteur unitaire qui se déplace vers un type spécifique de solution ou de transformation d'état. Cela repose sur un principe connu sous le nom de superposition quantique appliquée aux mathématiques, où les solutions aux problèmes devraient exister simultanément dans tous les états possibles, éliminant essentiellement la nécessité d'un traitement logique probabiliste long.

Les algorithmes quantiques Shor et Grover agissent de la même manière, mais sont conçus pour des types spécifiques de traitement informatique. L'algorithme Shor est utilisé pour l'affacturage mathématique, unet l'algorithme Grover pour rechercher des données significatives dans des listes informatisées ou des bases de données qui n'ont pas de structure définissable. Bien que les deux algorithmes soient exécutés sur des systèmes informatiques classiques qui effectuent des types de traitement standard, leur conception s'est avérée bien supérieure aux algorithmes classiques basés sur la probabilité pour les mêmes types de tâches. L'algorithme de Shor est exponentiellement plus rapide et celui de Grover est quadratiquement plus rapide, ou d'une valeur carrée plus rapide que la méthodologie informatique standard. L'algorithme quantique Shor est nommé d'après Peter Shor, professeur américain de mathématiques qui l'a développé en 1994, et l'algorithme quantique Grover porte le nom de Lov Grover, un informaticien américano-américain qui l'a développé en 1996.

L'un des aspects uniques de l'informatique quantique est que les calculs ne sont pas basés sur des valeurs discrètes qui peuvent être arbitrairement séparées, mais existent plutôt dans un état d'enchevêtrement quantique. Les valeurs standard dans un calcul entrent dans un état de supERPOSITION où ils sont tous manipulés de façon exponentielle sous forme d'amplitudes ou de gammes de valeur et chaque bit ou qubit d'informations serait enchevêtré les uns avec les autres. Cela rend chaque point de données interdépendante et non une valeur discrète comme dans l'informatique traditionnelle, ce qui est le fondement de la façon dont les algorithmes quantiques peuvent être tellement plus rapides dans le traitement des données que les algorithmes traditionnels.